UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA DE MATERIALES

ASIGNATURA: Laboratorio de MetalografíaCOD: 770033M

Profesor Periodo Créditos 2 Horas/semana 3 Validable: No Habilitable si Prerrequisito 1

Materiales metálicos simultanea

Prerrequisito 2 Propiedades de los materiales

1. INTRODUCCION La metalografía es tanto una ciencia como un arte. Es un arte al considerar las técnicas usadas para la preparación de las muestras: corte, montaje, desbastado, pulido, ataque y toma de la fotografía que guarda la microestructura del material analizado. Es una ciencia por cuanto el analista de la metalografía debe reconocer e interpretar las diferentes fases presentes, las estructuras de solidificación, las transformaciones estructurales de equilibrio y fuera de equilibrio, la historia de fabricación del material: estructuras de deformación tanto en frio como en caliente, tratamientos térmicos, recristalización. La metalografía igualmente es una poderosa herramienta en el análisis de las causas de falla de los materiales en servicio, al igual que en el control de calidad de componentes y estructura fabricadas en materiales metálicos. al ingeniero de materiales le permite relacionar la estructura con las propiedades mecánicas, relación que es fundamental en le la selección y desempeño de los materiales metálicos

1.1 OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer la microestructura de materiales metálicos que provienen de solidificación, conformado termo mecánico y que han estado operando en servicio así como la microestructura de uniones soldadas.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

a) Conocer los diferentes métodos de preparación metalográfica.b) Conocer la microestructura de aceros al carbono.c) Conocer la microestructura de aceros inoxidables.d) Conocer la microestructura de fundiciones ferrosas.

e) Conocer la microestructura de materiales no ferrosos tales como aluminio y cobre.f) Identificar daños generados en el material por: corrosión-fatiga, corrosión bajo tensión y creep.g) Conocer las diferentes microestructuras presentes en una unión soldada tales como: en la zona de fusión, zona térmicamente afectada, zona subcrítica y zona intercrítica.

2. METODOLOGIA Cada grupo de estudiantes, realizará 5 proyectos a lo largo del semestre. En cada proyecto se evaluará el contenido de curso.

Se evaluará la metodología empleada por cada grupo para realizar el proyecto, el grupo deberá realizar una presentación de una duración máxima de 60 minutos.

De manera general, se asignara para cada proyecto una guía de preguntas que debe tenerse en cuenta antes de la ejecución del proyecto, ya que la resolución de estas preguntas ayudará en la comprensión de los procesos involucrados.

Proyecto 1: Construcción de un elemento mecánico mediante fundición.

Proyecto 2: Tratamientos térmicos del acero.

Proyecto 3: Fundiciones

Proyecto 4: Soldadura de Aceros Inoxidables

Proyecto 5: Soldadura de aceros al carbono.

Proyecto 1

Ejemplo: Construcción de un piñón.

Un grupo lo construirá con Aluminio otro con Zinc y otro con bronce. Se deberá tener en cuenta conceptos como; el punto de fusión del material, control de defectos de fundición, control de microestructura, identificación metalográfica del material (fases, identificación de inclusiones y defectos de fundición), macro y micro durezas, etc.

Proyecto 2

Tratamientos de térmicos aceros

Cementación

Efecto de la cementación a nivel microestructural (macro dureza, microdureza, fases presentes, defectos del tratamiento térmico). Se debe justificar por qué las temperaturas empleadas, el tiempo de sostenimiento, el medio carburante, los cuidados que se tuvieron al realizar la cementación. Tanto la selección y justificación de la metodología como los resultados tendrán porcentajes iguales sobre la nota.

Temple y bonificado

Efecto de ambos tratamientos térmicos a nivel microestructural (macro dureza, microdureza, fases presentes, defectos del tratamiento térmico en caso de presentarse). Se debe justificar por qué las temperaturas empleadas (temperatura de austenización por ejemplo, para el temple), el tiempo de sostenimiento, los cuidados que se tuvieron al realizar la cementación. Tanto la selección y justificación de la metodología como los resultados tendrán porcentajes iguales sobre la nota.

Refinamiento de grano por ciclos térmicos.

En un acero de bajo carbono, se deberá realizar una comparación entre un tratamiento de recocido y un tratamiento de ciclos térmicos que permita disminuir el tamaño de grano medio del acero. Se debe determinar el tamaño de grano antes y después del tratamiento, se debe justificar por qué ese ciclo térmico empleado, cual es la evolución de la microestructura con cada ciclo térmico,

Perlita gruesa y perlita fina.

Se debe obtener, para un mismo acero, los dos tipos de perlita. Se debe determinar de ambas microestructuras la microdureza, las fases presentes y los defectos del tratamiento térmico en caso de presentarse.

Proyecto 3

Se debe preparar un hierro fundido, se debe explicar y describir para el hierro fundido seleccionado la evolución microestructural desde el

estado líquido o desde el estado inicial (fundición maleable). Se debe caracterizar cada microestructura mediante la identificación de fases, micro durezas, defectos, tipo de grafito, etc.

Proyecto 4

Cada grupo realizará una unión soldada de dos aceros inoxidable, teniendo en cuenta parámetros de soldabilidad y preparación de junta. Se debe realizar un barrido de microdurezas y de micrografías, identificación de fases y discusión. Se evaluará y se discutirá por que se seleccionó cada variable del proceso y resultados.

Proyecto 5

Cada grupo realizará una unión soldada de dos aceros al carbono, teniendo en cuenta parámetros de soldabilidad y preparación de junta. Se debe realizar un barrido de microdurezas y de micrografías, identificación de fases y discusión. El método de soldadura será seleccionado por cada grupo. Se evaluará y se discutirá por que se seleccionó cada variable del proceso y resultados.

3. EVALUACION El curso se evaluara con la sustentación y los trabajos escritos

de los proyectos. Cada proyecto tendrá un valor de 20%

4. CONTENIDO

UNIDAD I. Microestructura de las aleaciones ferrosas: aceros al carbono, aceros de baja aleación - alta resistencia, aceros tratados térmicamente, aceros inoxidables, aceros refractarios, aceros para herramientas. Fundiciones.

UNIDAD II. Microestructura de las aleaciones no ferrosas; cobre y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones.

UNIDAD III. Microestructura de las uniones soldadas. Zona afectada térmicamente (HAZ).

UNIDAD IV. Diagnóstico de análisis de fallas: Causas de falla, prevención y corrección.

UNIDAD V. Mecanismos de daño. Fundamentos metalúrgicos y mecánicos de daños por: Creep (fluencia), fatiga, grafitización corrosión, desgaste. Tipos de materiales aptos para cada condición de servicio. Caracterización microestructural del tipo de falla.

5. BIBLIOGRAFIA

D.A. Porter and K.E. Easterling. “Phase Transformations in Metals and Alloys”, Van Nostrand Reinhold Ltd, Great Britain, 1982.Robert E. Reed-Hill. “Principios de Metalurgía Física”. Segunda Edición, Compañía Editorial Continental S.A., México, 1974.

metals Handbook, Ninth Edition, Volume 1. “Properties and Selection: Iron and Steels” American Society for Metals, Metals Park, Ohio.Metals Handbook, Ninth Edition, Volume 11. “Failure Analysis and Prevention”, American Society for Metals, Metals Park, Ohio.Metals Handbook, Ninth Edition, Volume 9. “Metallography and Microestructures” American Society for Metals, Metals Park, Ohio.